低碳辦公樓設(shè)計(jì)

1、 低碳辦公樓設(shè)計(jì)摘要：目前的寫字樓正變得更節(jié)能。特別加熱的重要性正在減少，但用電量的比例不斷增加。當(dāng)CO2當(dāng)量排放被認(rèn)為是，從能耗的二氧化碳排放量補(bǔ)足總量的重要份額，表明建筑材料具有高的重要性這常常忽略時(shí)運(yùn)行建筑物的唯一的能量效率被考慮。本文研究了新的辦公樓設(shè)計(jì)階段，提供不同的選擇來影響從能源使用的建材和二氧化碳當(dāng)量的排放量以及它們之間的關(guān)系應(yīng)該如何處理建筑能耗，二氧化碳當(dāng)量排放能耗。另外本文研究了我們應(yīng)該怎樣重量的主要能源使用和不同的設(shè)計(jì)方案的二氧化碳當(dāng)量排放量。結(jié)果表明，使用能源的減少降低了在主能源的使用和CO2當(dāng)量排放量。特別是用電量的減少有兩種主要的能源使用和二氧化碳排放量高的重要性時(shí)

2、，化石燃料的使用。當(dāng)生物基，可再生能源和核能來提供能量的辦公樓最低二氧化碳當(dāng)量的排放量得以實(shí)現(xiàn)。顯然，然后從建筑材料和產(chǎn)品的能耗二氧化碳當(dāng)量的排放量中所占的份額成為二氧化碳當(dāng)量的排放量的主要來源。當(dāng)生物基局部加熱或可再生能源中，除了區(qū)域制冷中，使用最低的一次能源達(dá)到了。最高的一次能源是對(duì)核電方案。關(guān)鍵詞：能源效率;二氧化碳排放;一次能源1. 簡(jiǎn)介建筑占大約在歐洲的總能量利用1，約36的歐盟二氧化碳排放總量2,3的40。盡管已經(jīng)提出在建筑層面節(jié)能措施，在市/區(qū)兩級(jí)凈能源的使用仍在增加。建筑是實(shí)現(xiàn)歐盟能源節(jié)約目標(biāo)的重要和應(yīng)對(duì)氣候變化，同時(shí)有助于能源安全4。建筑行業(yè)和建筑環(huán)境是能源的最大貢獻(xiàn)者之一，

3、并料全球使用。在歐盟北部，總的最終能源使用的41來自建筑，在住宅建筑5使用30。根據(jù)EuroACE報(bào)告6，在建筑物中使用的能量的57為空間加熱，熱水25，用于照明和電器11，7，做飯。建筑是一個(gè)極其復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，幾十年的壽命。雖然有一定的正在進(jìn)行的努力來控制和管理的建筑物（即能源法規(guī)，自動(dòng)化和控制方案，熱舒適性），全面的辦法一直缺乏7,8在環(huán)保方面各個(gè)方面，特別是在建筑物的生命周期設(shè)計(jì)階段。不幸的是，它是在設(shè)計(jì)階段時(shí)最大的機(jī)會(huì)，以影響變化，其好處是可以持續(xù)幾十年都可用。在芬蘭，住宅和商業(yè)建筑占所有能源消耗的40;除了商業(yè)和公寓樓有在某些時(shí)期的高峰需求有顯著的影響。能量和電場(chǎng)強(qiáng)度在商業(yè)建筑中明

4、顯增加，和住宅用能繼續(xù)增加（主要由于用電）。芬蘭能源政策的主要特點(diǎn)是提高能源效率和可再生能源9越來越多地使用。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的轉(zhuǎn)變，能源系統(tǒng)，當(dāng)局設(shè)定的目標(biāo)，既節(jié)約能源，提高使用低污染的能源，因此較高的優(yōu)先領(lǐng)域。建設(shè)低能耗建筑，其特點(diǎn)是比普通節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的新建建筑降低熱能的需求，是按照減少能源使用的申報(bào)國(guó)家目標(biāo)。但是，在未來的使用電量的將是更重要的在相對(duì)于二氧化碳排放和一次能源的使用。建筑物的供暖需求下降了提高絕緣，降低空氣泄漏，從通風(fēng)空氣熱回收。然而，這些措施導(dǎo)致增加使用的材料。作為能量用于構(gòu)建操作減小，能量的生產(chǎn)相變多，影響優(yōu)化中使用的相對(duì)重要性旨在減少生命周期的能源使用。的生命周期一次能

5、源使用建筑物還取決于能量供應(yīng)系統(tǒng)。目前，在建的環(huán)境中使用可再生能源的份額非常謙虛; 2010年10年可再生能源占?xì)W盟27國(guó)的最終能源消費(fèi)總值的10.3。在國(guó)家和國(guó)際層面上，能源效率和可再生能源比重的生產(chǎn)指標(biāo)暗示的間歇性可再生能源急劇增加。其采用了更大的份額相比，如今的水平與現(xiàn)今技術(shù)的可再生能源提出了許多挑戰(zhàn)?？稍偕茉垂?yīng)，如太陽(yáng)能，風(fēng)能具有波動(dòng)性質(zhì)，這顯然是有問題的需求方面：能源需求通常是相當(dāng)恒定或者經(jīng)常不在同一個(gè)時(shí)間周期的供應(yīng)。此外從可再生能源的峰供應(yīng)可以比需求更高和過量的可再生能源不能存儲(chǔ)。尤其是在北方氣候，需要對(duì)當(dāng)?shù)乜稍偕茉瓷a(chǎn)（集熱面積等）的空間可能會(huì)變得特別大。此外，建筑物/區(qū)的

6、位置不總是適合于利用一些可再生能源。在建筑環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是降低材料和建筑節(jié)能的使用性質(zhì)的有害影響。常建筑能源的使用和它的CO 2當(dāng)量排放的最小化被認(rèn)為是所希望的目標(biāo)。然而，由于能量利用降低CO 2當(dāng)量排放從建筑材料和產(chǎn)品的增加始發(fā)的重要性。因此，什么樣的材料和建筑產(chǎn)品用于變得更加重要。此外，二氧化碳當(dāng)量的排放量的最小化或許不是唯一期望的目標(biāo)，但我們還需要考慮一次能源的使用最小化，因?yàn)樗怀龆玫乩米匀毁Y源。因此，研究的目的是：1.找出在設(shè)計(jì)階段不同的可用選項(xiàng)，以最大限度地減少能源消耗;考慮如何將二氧化碳當(dāng)量排放量的能耗來自建筑能源使用的材料和二氧化碳當(dāng)量排放量的建設(shè)應(yīng)該如何治療想想我們

7、應(yīng)該如何重量的主要能源使用和不同的設(shè)計(jì)方案的二氧化碳當(dāng)量排放量。在這項(xiàng)研究中是一個(gè)真正的辦公樓進(jìn)行了研究。建筑物已經(jīng)有相當(dāng)緊湊方形形狀，因此該幾何形狀不是在這項(xiàng)研究中，這是這種方法的一個(gè)限制變量。2.方法與研究建設(shè)2.1研究大樓所研究的建筑是一座辦公大樓，位于赫爾辛基Skanska公司商業(yè)發(fā)展芬蘭開發(fā)。該建筑在設(shè)計(jì)階段的目的是研究不同方案，以選擇最能和豎立建筑環(huán)保高效的方式。九層高的大樓的總建筑面積26000平方米。建筑物的幾何形狀是二次的。所研究的性質(zhì)示于表1中。表1.研究了設(shè)計(jì)方案。該控制系統(tǒng)包括通風(fēng)和閃電。FeatureCase 1Case 2Case 3Case 4Case 5Case

8、 6Building envelope excl.BuildingBuildingBuildingBuildingBuildingPassivewindowsCode 2010Code 2010Code 2010Code 2010Code 2010houseWindows (W/m2K)1.01.01.01.00.70.7Ventilation heat recovery70%70%80%80%90%90%2.2 計(jì)算工具建筑物進(jìn)行建模在動(dòng)態(tài)IDA仿真環(huán)境11，其中一個(gè)的RC網(wǎng)絡(luò)的建筑物的（阻容網(wǎng)絡(luò)）模型使用。 IDA是一個(gè)模塊化的模擬環(huán)境，其中包括翻譯，求解器和建模的。解算器和物理模型是分開

9、的，這使得它可能改變?nèi)魏谓M件的數(shù)學(xué)公式，而不改變模型描述文件。模塊都寫在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型格式（NMF），供應(yīng)在同一時(shí)間作為一個(gè)可讀文件和計(jì)算機(jī)代碼。經(jīng)由翻譯器，該模塊可在幾個(gè)模塊化模擬環(huán)境12-14中中使用。2.3 建筑模型建筑模型是建筑師真實(shí)的三維模型，但建筑空間被簡(jiǎn)化為43個(gè)不同區(qū)域的模型分別代表空間類型的典型應(yīng)用，如辦公室，會(huì)議室，食堂等。在每一個(gè)空間，駕乘被認(rèn)為是目前的8-16小時(shí)，雷電和設(shè)備均在7-17之間小時(shí)。對(duì)于內(nèi)部負(fù)荷和雷電的不同輪廓是那些通常用在芬蘭模擬。主信息示于表2中。表2.塑造空間及其內(nèi)部載荷，空氣流動(dòng)，加熱和冷卻設(shè)定點(diǎn)，以及房間的面積和高度。2.4在材料中的隱含碳在材料和

10、材料的生產(chǎn)過程中所體現(xiàn)的碳根據(jù)ISO 14020和ISO14040，以及ISO 14025.另外建筑產(chǎn)品和零件的國(guó)家的方法被用來計(jì)算。材料的具體環(huán)保證書和聲明中使用。所實(shí)施的CO2，包括建筑材料和產(chǎn)品時(shí)，使用的原材料和溫室氣體的能耗。最重要的溫室氣體是化石燃料衍生的二氧化碳，甲烷和N2。在計(jì)算中的溫室氣體是通過使用IPCC的特性的因素，其中，所述相應(yīng)的因素的二氧化碳的1個(gè)轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2當(dāng)量，CH 4對(duì)應(yīng)這些的總和是從建筑材料和產(chǎn)品的能耗的二氧化碳排放量。 2.5 能源及二氧化碳當(dāng)量排放和一次能源為能量源及其CO2當(dāng)量排放所研究的替代方案示于表3中。在區(qū)域供熱和電力的平均值指的平均值在芬蘭2008

11、在芬蘭區(qū)域供熱的75產(chǎn)于電聯(lián)產(chǎn)動(dòng)力植物。一次能源因素區(qū)域供熱系統(tǒng)都小于零，由于聯(lián)合發(fā)電的熱能和電能。的因素是由施加于熱電聯(lián)產(chǎn)的利益分配方法計(jì)算出來的。在區(qū)域制冷生產(chǎn)是40，從自由冷卻（海水），30來自吸收熱泵和30的從熱泵。在綠色電力的80的功率來自風(fēng)和20來自生物基燃料。表3.一次能源因素和二氧化碳當(dāng)量的排放量使用。Primary Energy FactorCO2 equivalent *District heating average1.870.22District heating bio0.40.12Electricity average1.870.38Electricity from

12、district heating average1.870.38Peak electricity from nuclear power2.80Peak electricity from coal2.00.928District cooling0.250.12Green electricity0.20使用壽命為建筑被假定為50年。從建材過程中體現(xiàn)的二氧化碳排放量按設(shè)計(jì)圖紙估算。3.結(jié)果能耗為最高的情況下為1，最低的情況下但在殼體的能量消耗也非常高，幾乎是相同的情況下表示該建筑級(jí)控制是低效相對(duì)于能量保存。特別是在加熱的能耗是最高時(shí)的控制是在建筑物的水平。能耗為20下在外殼6相比殼體1例3和4之間的

13、唯一差別是溫度控制。在情況3的控制是在室的水平，而在情況4的控制是在建筑物的水平。這導(dǎo)致在總能耗7的差異，并在空間加熱20的差別，除了在冷卻差異也那些兩種情況之間的20（圖1）。由于寫字樓的用電量具有比加熱更高的重要性，案件6并沒有在消費(fèi)相差太大，即使絕緣值要好得多（等于被動(dòng)房）。例3和5之間的主要區(qū)別是在LED閃電，在殼體5的所有雷電是得到的LED，這顯然導(dǎo)致較低的能量消耗進(jìn)行。在Windows中使用較低的U值（1.00.7W / M2K）也買不起那么多的能耗節(jié)省。這是由于在相當(dāng)高的內(nèi)部載荷（典型的辦公室設(shè)備和個(gè)人），因此，在加熱需求已經(jīng)相當(dāng)?shù)偷?。圖中的不同情況1.每年的能源消耗。電力AC代

14、表的電力用于空調(diào)系統(tǒng)。12010080EquipmentIndoor lightning60Electricity ACCoolingDomestic hot water40Space heating200Case 1Case 2Case 3Case 4Case 5Case 6能源消費(fèi)總量的份額見圖2。由于偏冷芬蘭的氣候，取暖仍然是一個(gè)相當(dāng)高的份額在整個(gè)能源消費(fèi)的，但不是主要的，因?yàn)樗?jīng)是舊的建筑物（如：從20世紀(jì)70年代的辦公樓）。設(shè)備和冷卻的份額是相當(dāng)大的。如果所有的用電量增加（設(shè)備，室內(nèi)雷電和交流電）的比例接近總消費(fèi)量的50。如果冷卻是與電力進(jìn)行的份額為65-70的，顯然突出節(jié)省電力的

15、重要性。在辦公樓使用生活熱水通常是非常低的，如在圖2中可以看出。圖2.在不同情況下，不同的能源消耗中所占的份額。3.1。二氧化碳當(dāng)量的排放量芬蘭建筑規(guī)范是非常先進(jìn)的相對(duì)于降低建筑物的熱損失;例如，在U值和通風(fēng)熱回收，以及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性，都要求是相當(dāng)不錯(cuò)的。這可以清楚地看到從能量消耗（圖1）。加熱的CO 2當(dāng)量排放量也相當(dāng)?shù)?，由于?dāng)平均芬蘭區(qū)域供熱，制冷和電力作為能量源（圖3）的低能量消耗。在圖3中加熱包括采暖和生活熱水。圖3.每個(gè)能耗在不同情況下的比例，體現(xiàn)了CO2的平均時(shí)集中供熱，制冷和電力的使用。加熱包括采暖和生活熱水加熱.由于低加熱能耗體現(xiàn)CO2排放和電是在CO2排放主導(dǎo)組件。實(shí)際

16、上是相當(dāng)令人驚訝的，因?yàn)闅んw1是在新辦公大樓的典型建筑代碼級(jí)，和僅通風(fēng)熱回收顯然比一般在新建筑物更好。在這項(xiàng)研究中所體現(xiàn)的CO2包括建筑材料和產(chǎn)品的能耗，以及使用的原材料和溫室氣體，參見第2.4節(jié)。顯然，如果是從可再生能源和區(qū)域供熱產(chǎn)生的所有使用的電力和冷卻生物燃料的使用，在具體的二氧化碳排放量具有最高的份額和在所有的二氧化碳當(dāng)量排放量顯著下降（圖4）。然而，與可再生能源發(fā)電的問題是，電廠產(chǎn)生的可再生能源上每年。因此，有時(shí)電力可能源自化石燃料的短時(shí)間內(nèi)，如果沒有足夠的電力來自可再生資源是可用的?；剂袭a(chǎn)生的電力，取代由可再生能源逐年遞增，以取得平衡。通常，這意味著多余的能量，例如，從風(fēng)力發(fā)電

17、。每個(gè)能耗在不同情況下的比例，體現(xiàn)了二氧化碳當(dāng)量時(shí)，集中供熱，從生物燃料冷卻用和電力來自可再生能源。顯示了主能耗作為具體和能量來源的CO2當(dāng)量排放之間的關(guān)系的函數(shù)。 CO2當(dāng)量體現(xiàn)對(duì)應(yīng)于從材料CO2當(dāng)量排放在其一生中的二氧化碳和能量對(duì)應(yīng)從在建筑物（加熱，冷卻和電）能量使用的二氧化碳排放量。當(dāng)所有的不同選擇加熱，冷卻和電源進(jìn)行比較，可以清楚地看到，核為基礎(chǔ)的替代能源都結(jié)束了相當(dāng)高的一次能源消耗和由于建筑物的能量使用是碳中性的，作為實(shí)施例的二氧化碳的排放量成為主導(dǎo)（圖5）。如果低一次能源為目標(biāo)，然后基于生物的區(qū)域供熱系統(tǒng)似乎是有效的，以及使用的電力來自可再生能源。地?zé)峄虍?dāng)?shù)仄骄膳瘓?zhí)行，而同樣相對(duì)

18、于一次能源的使用。這是因?yàn)?，在地面取暖系統(tǒng)使用電力，但它們可以利用從地面得到的“自由”的熱能。由此可以看出，局部變化做有兩個(gè)主要的能源使用和二氧化碳排放量（圖3-5）的效果;在某些部分的平均芬蘭值并具有良好的相關(guān)性，以本地能源生產(chǎn)，但在某些地方的當(dāng)?shù)厣a(chǎn)更接近基于生物質(zhì)的生產(chǎn)和在其他位置更接近峰值的條件（見表3）。最低的一次能源的使用是在基于生物局部加熱，冷卻和綠色電力的替代品。除了低初級(jí)能源使用二氧化碳體現(xiàn)和CO2能量之間的最低關(guān)系是與基于生物局部加熱，冷卻和平均電力的情況下。當(dāng)平均電或基于核能發(fā)電使用，但在節(jié)能減排的明顯趨勢(shì)給了最高的一次能源節(jié)約。當(dāng)生物基或可再生能源除了局部加熱和冷卻用的

19、最低主能量達(dá)到了。很明顯，最高的一次能源是當(dāng)核能使用。當(dāng)一次能源使用和二氧化碳當(dāng)量的排放量減至最低當(dāng)量的排放源自材料的CO2變得相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。在這項(xiàng)研究中的二氧化碳當(dāng)量排放量來源于建筑材料和產(chǎn)品是在2.4至3.1高于二氧化碳當(dāng)量排放源自運(yùn)行時(shí)的建筑立面是非木，使用壽命在50年中建筑用能。圖5.一次能源消耗所體現(xiàn)和能量推導(dǎo)CO2當(dāng)量排放之間的關(guān)系的函數(shù)。在其生命時(shí)間二氧化碳體現(xiàn)對(duì)應(yīng)于從材料的二氧化碳排放量和CO2能量對(duì)應(yīng)從在建筑物（加熱，冷卻和電）能量使用的二氧化碳排放量。在計(jì)算中使用的時(shí)間周期是50年。5 結(jié)論目前的寫字樓正變得更節(jié)能。特別是，當(dāng)加熱的重要性正在下降，用電量的比重還在不斷增加。當(dāng)CO2當(dāng)量排放被認(rèn)